化工原理公开课教案

《化工原理公开课》教案

课题流体在管内

的流动阻力

课型理论课节 1 课时

教学目标

了解流体流动产生阻力的原因掌握流体流动类型的判断

教学重点Re的计算Re对流动类型的判断摩擦系数λ的计算查表教学难点

Re的计算摩擦系数λ的计算查表

课前准备（教具、活动准备等）复习旧课，流体流动的可能（学生总结）各因素对流体阻力的影响（学生设想）教师验证。------产生矛盾-----引出新课

教学过程

新课

一、流体的流动类型

1．两种流动类型——层流和湍流

雷诺实验演示，红墨水的流动轨迹表象说明，层流和湍流。为什么会出现这种不同的流动？V有关？如何关联？

2.流动类型的判断

雷诺准数Re的计算（科学家雷诺发现的）Re≤2000时为层流；

Re ≥4000时为湍流；

Re在2000~4000的范围内为过渡区

巩固实例

μ

ρdu =

Re

例 1-17 20℃的水在内径为50mm 管内流动，流速为2m/s 。试计算雷诺数，并判断管中水的流动类型。

解：已知d =0.05m ，u =2m/s ，从本书附录中查得水在20℃时，ρ=998.2kg/m3,μ=1.005×10-3 Pa ·s 。则

Re ＞4000，所以管中水的流动类型为湍流

雷诺准数计算的特殊规定（非圆和其他管道）当量直径

二、不同流动类型的流体产生的阻力

滞流时各点的速度沿管径呈抛物线分布，截面上各点速度的平均值u 等于管中心处最大速度的0.5倍 ，湍流时各点的速度沿管径的分布和抛物线相似，但顶端较为平坦，平均速度约为管中心最大速度的0.82倍。

流体流动的阻力分为局部阻力和直管阻力。

局部阻力由输送的管道变宽变窄，阀门等造成。外因

直管阻力由流体的流动速度和流体本身的无规则热运动造成。内因---有待计算

即使不同流动类型局部阻力也是一定的

不同类型流动阻力的直管阻力不同

1、流体阻力的计算（直管阻力的计算）

圆形直管 hf =λ× × （1-26） 式中 hf ——流体在圆形直管内流动时的损失能量，J/k ；

l ——直管长度，m ；

d ——直管内径，m ； ——流体的动能，J/kg ；

9930010005.12.998205.03=⨯⨯⨯==-μρdu Re d l 22

u 22u

λ——摩擦系数，无单位，其值与Re 和管壁粗糙程度

有关。计算直管阻力的关键是求取λ值。

层流时，对于圆形管通过理论推导得 层流时

摩擦系数λ与管壁粗糙度无关，只与Re 有关。

不论是光滑管还是粗糙管，λ值均由图中1-20 a 线查取，表达这一直线的方程

湍流时，由于流体质点运动的复杂性，目前还不能完全用理论分析法得到λ的计算式 。Re 和λ关系表查的λ值，如下图

湍流时

λ不但与Re 有关，还与管壁粗糙度有关。对于光滑管，λ值可根据Re 从图中b 线查取。对于粗糙管λ值可根据Re 从图中c 线查取。

λ--------计算流体的直管阻力

家庭作业P43页456

Re

64

=λRe 64=λ